脑小血管病工作记忆障碍的theta振荡缺失机制的研究

摘要

目的： 本论文通过比较脑小血管病（Cerebral small vessel disease,CSVD）患者组和正常对照组视觉客体工作记忆（Working memory,WM）的行为学和脑电振荡特征，探究CSVD患者发生WM行为学障碍的theta振荡的缺失机制，为临床诊治CSVD患者WM障碍提供新的思路和技术。 方法： 本论文中共纳入临床诊断的CSVD患者和正常对照者各17名。应用延迟样本匹配范式（Delayed matching-to-sample task,DMS），要求CSVD组和正常对照组受试者进行视觉客体WM任务实验（记忆负载为4），记录受试者的WM行为学指标（反应时间和正确率），同时应用脑电图（Electroencephalograph,EEG）仪采集受试者的21通道脑电数据。对原始的21通道脑电数据进行预处理后，应用短时傅里叶变换（Short-time Fourier transform,STFT）计算21通道脑电信号在延迟期（3s）各个频段的平均能量密度，并绘制两组受试者WM任务时1-21各通道脑电的平均时频分布图，正常对照组平均能量密度最大的频段为WM的特征频段，即神经振荡的特征频段；根据计算的两组21通道脑电在特征频段的平均能量密度，绘制两组在特征频段的平均能量密度的空间分布图，研究正常对照组平均能量密度最大的脑区为WM的特征脑区；对CSVD组和正常对照组的WM行为学和脑电能量密度的频率分布和空间分布进行统计分析。 结果： 1．研究对象的人口统计学和临床资料：共纳入CSVD患者和正常对照者各17名（其中CSVD组共247次视觉客体WM实验，正常对照组共234次实验），两组在年龄、性别和受教育年限上均无统计学差异（P＞0.05）。CSVD组的MMSE、MoCA评分显著低于正常对照组（P＜0.01）。 2．CSVD组WM行为学结果与正常对照组有显著差异，表现为：反应时间延长和正确率下降（P＜0.001），提示CSVD患者存在显著的WM障碍。 3.正常对照组21通道脑电在全频段的能量密度的空间分布图显示，Fp2通道脑电在全频段的平均能量密度最高，提示Fp2通道可能为视觉客体WM的特征通道，即额区为WM的特征脑区。 4．正常对照组在特征通道（Fp2通道）的时频分布图显示，脑电的能量密度在时间上多集中于3s延迟期，在频率上多分布在theta频段，提示视觉客体WM的关键记忆时期为3s延迟期，特征频段为theta频段(4-8Hz)；且CSVD组Fp2通道3s延迟期的脑电在theta频段的能量密度比正常对照组低。 5．正常对照组在3s延迟期时theta频段的能量密度值显著高于delta、alpha、beta、gamma频段（LSD-t检验，P＜0.001），提示theta频段为视觉客体WM延迟期的特征频段；且CSVD组延迟期脑电在theta频段的能量密度比正常对照组低（P＜0.001）。 6．正常对照组在3s延迟期21个通道脑电在特征频段（theta频段）的能量密度空间分布图提示，在theta频段的能量密度均主要分布于前额区，尤其是右侧额区；且与正常对照组相比，CSVD组3s延迟期21个通道脑电在theta频段的能量密度在前额区明显降低。 7．正常对照组在3s延迟期时额区的能量密度显著高于中央区、顶区、枕区、颞区（LSD-t检验，P＜0.001），提示额区为视觉客体WM延迟期在特征频段的关键脑区；且CSVD组延迟期theta频段的脑电在额区的能量密度比正常对照组低（P＜0.001）。 8．CSVD组和正常对照组在3s延迟期时右额区的能量密度显著高于左额区和中额区（LSD-t检验，P＜0.001），提示右半球可能为视觉客体WM的优势半球。 结论： 1．CSVD患者存在WM行为学障碍，表现为WM反应时间延长和WM的准确率降低； 2．视觉客体WM的特征频段是theta频段，提示WM的theta振荡机制，特征脑区为额区，而右半球可能为视觉客体WM的优势半球； 3．CSVD患者WM障碍可能的神经机制为theta振荡的减弱或缺失，为今后临床治疗CSVD患者的WM障碍提供了新的思路和技术。

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